CN111097215A - 一种高精固液分离设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高精固液分离设备，包括过滤器、源液槽、净液槽和渣槽。过滤器包括罐体、连接在罐体底端的集渣罐、集渣罐上端的入渣阀和集渣罐下端的出渣阀、位于罐体上端的罐盖、罐盖上部轴向进入罐盖的反洗管路、罐体下部外侧切向进入罐体的进液管路、罐体下部外侧径向进入罐体的回液管路、罐体上部外侧径向进入罐体的出液管路、以及设置在罐体内的高精度楔形丝筛筒滤芯滤芯。本发明设备固液分离效率和精度高，创新结构，既能获得净液、又能自动出渣，过滤器内部无渣残留，滤芯长期使用，无需更换，不增加固废。设备还包括流体输送控制系统，控制设备自动化智能运行，几乎不需人工投入。

Description

一种高精固液分离设备
技术领域
本发明涉及过滤技术领域，尤其涉及一种高精固液分离设备。
背景技术
在我们日常生产、生活中，经常会出现固体颗粒物混进液体中的情形，比如泥沙混进了饮用水中，厨余垃圾和食物残渣混进了洗碗水中，机械加工厂切屑混进了加工使用的切削液中，污水处理工厂污泥混进了污水当中，喷涂行业里散落在液体里的涂料粉末，镀涂行业里洒落在液体里的贵金属颗粒等，如果把固体与液体分开，就可能实现液体的复用回用，或能使液体变得好用、无害，或能回收到固体材料、贵金属等，降低了材料消耗，节约了成本，又减少了废液、固废排放，有益于环保。因此，固液分离具有重要意义。
现有的固液分离设备从小型到大型、哪怕是超大型的，也都几乎千篇一律的是由液泵、进水管、出水管、一次性滤芯过滤器及简单的流体输送控制系统构成。现有过滤器的滤芯大多用棉纤维制成，是一次性的，现有滤芯的工作机理是用来收纳渣，过滤时渣逐渐在滤芯表面堆积，最终导致滤芯堵塞而失效，滤芯失效后只能更换新的。这样的策略导致过滤材料消耗多，更换滤芯耗费的人工多，换下来的废旧滤芯成为大量的固废，要将其处理的达到环保要求，成本高昂。
市场上也有一些不锈钢滤芯的过滤器，其滤芯要么容渣量很低(仅适于颗粒极少的清洁的液体过滤)，要么过滤精度很低(尺寸50、60微米甚至上百微米以上颗粒的过滤)，无法胜任含有大量颗粒的液体的精密过滤，如磨削加工用的切削液，玻璃研磨用的冷却液等量大、且液体中会不断混入生产过程中产生的大量固体颗粒，如总是用新液不考虑回用，则要将这些大量废液处理的达到排放要求所花的成本非常高，如考虑回用则需精密固液分离，用现有过滤技术，滤芯寿命很短，不得不频繁更换，不但会新增大量的固废滤芯，而且更换滤芯也耗费大量的人工。
发明内容
本发明一种高精固液分离设备，新创了切向进液方式，该进液方式使液体进入罐体内形成高速旋转涡流，由于高速旋转涡流的离心作用，密度较大的颗粒由于离心作用趋向罐体内壁、边旋转边贴着罐体内壁往下流动；而密度较小的液体则由于离心力较小而趋向涡流中心边旋转边往上流动。
本发明一种高精固液分离设备，新创了在过滤器底部连接一个集渣罐，集渣罐上端和下端均设有阀门。集渣罐和其上下两个阀门的协同，在过滤器罐体中形成了一个可湿可干的、既能联合又能独立的可变换空间。固液分离时，需要收集上方过滤器罐体内部的渣，集渣罐上端阀门开启、下端阀门关闭，集渣罐与其上方的过滤器罐体空间连通，形成一个干湿一体的空间，为过滤器中的渣落入积渣罐提供了通道；而当需要出渣的时候，集渣罐上端阀门关闭、下端阀门开启，集渣罐与其上方的过滤器罐体空间分开，形成各自独立封闭的“干”、“湿”空间，在打开出渣阀的“干”空间出渣时不会出现过滤器罐体中的“湿”空间中的液体跟着排出的情形。积渣罐及其阀门的设置，使本发明的一种高精固液分离设备，具有独立的容渣空间和自动出渣能力，这是现有技术所没有的。
切向进液方式使液体进入过滤器罐体所形成的高速涡流的离心固液分离效应所分离出的、贴着罐体内壁旋转流向下方的颗粒，最终会下沉至过滤器罐体底部附加的、本发明独有的该集渣罐中而被收集；而离心固液分离中趋于涡流中心的、其中部分颗粒已经被分流去往下方、自身向上流动到达楔形丝筛筒滤芯的液体带给滤芯的颗粒则减少了，因而减轻了滤芯的负荷，滤芯堵塞被延缓。
由于楔形丝筛筒滤芯堵塞后通过反洗就可疏通，所以，本发明一种高精固液分离设备，功能滤芯反洗功能。当楔形丝筛筒滤芯堵塞到一定程度时，即滤芯阻力(也即压力)上升，当滤芯阻力达到预定值后，启动对楔形丝筛筒滤芯反洗。所谓反洗是在过滤器上腔加压使流体从过滤器下腔流出、即使流体反向流动，因而能使附着在滤芯外表面的颗粒(即渣)离开滤芯，滤芯的通流能力则因所附着的颗粒被驱离而得以恢复。
本发明一种高精固液分离设备，采用压缩空气作为反洗源，而且采用了倍压高压反洗，强化了楔形丝筛筒滤芯的疏通效果，即使本发明设备配置了精度远高于普通市售精度的高精楔形丝筛筒滤芯，也能获得满意的反洗效果。
而反洗过程中被驱离滤芯表面的颗粒则下沉、也去往本发明所独具的集渣罐而被收集。当集渣罐集满渣时，集渣罐上部阀门关闭，然后下部阀门打开，即可完成排渣，排出的渣则落入渣槽中。由于集渣罐上部阀门关闭后维持了过滤器罐体内部空间的封闭，所以排渣并不影响设备的固液分离作业，可同时进行。
由于涡流离心分离、滤芯拦截、反洗、过程出渣等技术的综合运用，使本发明一种高精固液分离设备成为无耗材的高精固液分离设备。
为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种高精固液分离设备，包括过滤器、源液槽、净液槽和渣槽，所述过滤器内部设有密封隔板和若干根滤芯，所述密封隔板将所述过滤器罐体的内部隔成上腔室和下腔室两部分，所述滤芯的一端贯穿密封隔板向下腔室插入，另一端可拆卸安装在密封隔板上；
所述下腔室外壁偏下位置设有进液口，以所述进液口为端点的进液管与过滤器罐体内壁圆柱面相切，形成切向进液管路，所述进液管路靠近过滤器的一侧依次设有压力表、进液阀门和进液泵，所述进液管路延伸至源液槽内侧液面下；
所述下腔室外壁偏下位置设有回液口，以所述回液口为端点的回液管沿过滤器罐体径向，形成回液管路，回液管路上设有回液阀门，所述回液管路延伸至源液槽内侧上方；
所述上腔室外壁上设有出液口，以所述出液口为端点的出液管沿过滤器罐体径向，形成出液管路，所述出液管路上设有出液阀门，所述出液管路延伸至净液槽内侧上方或下一级过滤器进液管路上；
所述过滤器底部设有集渣罐和固定支架，所述集渣罐和过滤器之间设有入渣阀，所述集渣罐远离过滤器的一端还设有出渣阀，所述出渣阀的下方设有渣槽；
所述过滤器的顶部设有罐盖，所述罐盖上设有通至上腔室的反洗管路，所述反洗管路上设有反洗阀门，所述反洗管路的另一端连接空气压缩机。
进一步的，所述滤芯为不锈钢楔形丝筛筒滤芯，所述滤芯通过法兰固定安装在密封隔板上。
进一步的，所述过滤器为多级过滤器，其中前级过滤器滤芯为不锈钢楔形丝筛筒滤芯，后级为精度1微米以上的棉纤维过滤芯或过滤袋。
进一步的，还包括流体输送控制系统，所述源液槽和净液槽均设有液位监测装置，所述渣槽放置在重量监测装置上，所述进液泵上还设有进液泵控制电路、各阀门均为电动阀门，所述空气压缩机上还设有压缩机控制电路，所述液位监测装置、重量监测装置、电动阀门、进液泵控制电路、压缩机控制电路和压力表均与流体输送控制系统电性连接。
进一步的，所述液位监测装置为液位传感器，所述重量监测装置为电子台秤或测力传感器。
进一步的，所述流体输送控制系统还与报警电路电性连接，所述报警电路包括三色灯和蜂鸣器。本发明的有益效果在于：
1.能胜任颗粒含量很高的液体的过滤，过滤精度高；
2.所新创的切向进液方式，能使进入罐体的液体在罐体内高速旋转形成颗粒趋向涡流边缘且边旋转边趋于往下流动，而液体则趋向涡流中心边旋转边趋于往上流动，完成一次离心固液分离，降低了向上流动的液体中的颗粒含量，减轻了楔形丝筛筒滤芯的负荷，减少了楔形丝筛筒滤芯的堵塞和反洗频率，加快了固液分离进程，提高了固液分离效率；
3.独有的固体收集、排出装置，在过滤系统里构建了一个“干”空间，能收集分离下来的固体颗粒，并在积渣罐满时自动排空。积渣罐排空时不会排出过滤器中的液体；
4.以压缩空气作为反洗动力源，采用倍压高压反洗，强化了不锈钢楔形丝筛筒滤芯的疏通效果；
5.不锈钢楔形丝筛筒滤芯长期使用，无需更换；
6.本发明设备智能化、全自动运行，无需人工。
附图说明
图1是本发明设备整体结构示意图；
图2是本发明两级过滤器结构示意图；
图3是本发明流体输送控制系统结构示意图；
图4是本发明设备流体输送控制系统流程示意图；
图5是本发明设备另一实施例结构示意图。
图中：1过滤器；2.源液槽；3.净液槽；4.密封隔板；5.滤芯；6.上腔室；7.下腔室；8.进液管路；9.进液口；10.进液泵；11.出液管路；12.固定支架；13.入渣阀；14.集渣罐；15.出渣阀；16.渣槽；17.反洗管路；18.反洗阀门；19.压力表；20.出液阀门；21.进液阀门；22.回液阀门；23.回液管路；24.液位监测装置；25.台秤；26.棉纤维过滤芯；27.罐盖。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式，本文所使用的术语“上端”、“下端”、“左侧”、“右侧”、“前端”、“后端”以及类似的表达是参考附图的位置关系。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例一：
如图1，一种高精固液分离设备，包括过滤器1、源液槽2、净液槽3和渣槽16，过滤器1内部设有密封隔板4和若干根滤芯5，密封隔板4将过滤器1罐体的内部隔成上腔室6和下腔室7两部分，滤芯5的一端贯穿密封隔板4向下腔室7插入，另一端可拆卸安装在密封隔板4上。
下腔室外壁偏下位置设有进液口，以进液口9为端点的进液管与过滤器1罐体内壁圆柱面相切，形成切向进液管路8，进液管路8靠近过滤器1的一侧依次设有压力表、进液阀门21和进液泵10，进液管路8延伸至源液槽2内侧液面下。
下腔室7外壁偏下位置设有回液口，以回液口为端点的回液管沿过滤器罐体径向，形成回液管路23，回液管路23上设有回液阀门22，回液管路23延伸至源液槽2内侧上方；
上腔室6外壁上设有出液口，以出液口为端点的出液管沿过滤器罐体径向，形成出液管路11，出液管路11上设有出液阀门20，出液管路11延伸至净液槽3内侧上方或下一级过滤器1进液管路8上。
过滤器1底部设有集渣罐14和固定支架12，集渣罐14和过滤器1之间设有入渣阀13，集渣罐14远离过滤器1的一端还设有出渣阀15，出渣阀15的下方设有渣槽16。
过滤器1的顶部还设有罐盖27，罐盖27上设有通至上腔室6的反洗管路17，反洗管路17上设有反洗阀门18，反洗管路的另一端连接空气压缩机。
在本实施例中，滤芯5为的不锈钢楔形丝筛筒滤芯，滤芯5通过法兰固定安装在密封隔板4上。在实际应用中，可以根据具体的场景需求选用不同过滤精度(如缝隙小于20微米)的不锈钢楔形丝筛筒滤芯。
正常过滤工作时，进液阀门21、出液阀门20开启，反洗阀门18、回液阀门22关闭，入渣阀13开启，出渣阀15关闭，源液槽2中的液体先通过进液泵10、进液管路8和进液阀门21到进液口9，进入到下腔室7绕腔室内壁旋转，固体颗粒贴下腔室7内壁边旋转边下沉，完成初步的固液分离。然后，液体则边旋转边趋于中心往上方流动，再透过不锈钢楔形丝筛筒滤芯后到达过滤器1的上腔室6，最后通过出液管路11和出液阀门20流入清液槽。而固体颗粒则被不锈钢楔形丝筛筒滤芯拦截在过滤器1下部，部分颗粒聚集在不锈钢楔形丝筛筒滤芯外围，部分颗粒沉入集渣罐14中。如此，固液分离整体过程完成。
过滤器1随着使用时间的增长也会有一个逐渐堵塞的问题，可通过压力表监测下腔室7内的液体压力情况查看其堵塞到程度时，当压力达到预定值时，关闭进液阀门21和出液阀门20，开启反洗阀门18和回液阀门22，压缩空气经过反洗管路17进入过滤器1上腔室6，推动过滤器内液体往下腔流动，附着在过滤器1的楔形丝筛筒滤芯外侧(也即过滤器1下部)的颗粒将被带离，楔形丝筛筒滤芯就获得了自清洁，而被驱离的颗粒则进一步下沉到集渣罐14中。因此，本发明设备的楔形丝筛筒滤芯无需更换，也就没有了耗材。
当集渣罐14中集满颗粒物时，关闭集渣罐14上部的入渣阀13，然后打开集渣罐14下部的出渣阀15，即可排出渣，排出的渣将落入渣槽16中。
实施例二：
如图2，本实施例是在基于实施例1的进一步扩展。在实际的生产过程中，在更高过滤精度要求场合(比如0.5微米，1微米)中，本发明设备可以做成两级甚至多级过滤。即将本发明设备的过滤器1的出液口接到后级过滤器的进液口，后级过滤器的出液口去往净液槽3即可，其中本实施例的后级过滤器的滤芯采用为精度1微米以上的棉纤维过滤芯26或过滤袋。
本实施例通过两级过滤器组合过滤，前级过滤器分离颗粒尺寸较大的渣，滤芯负荷大，但能反洗，寿命长，无耗材。后级过滤精度高，但需要拦截的颗粒量已经不多，因而棉纤维过滤芯26也能使用很长的时间，能以最少的棉纤维过滤芯26消耗获得微米级、亚微米级的过滤精度。
综上所述，通过本实施例的拓展，将使净液槽3中液体的洁净度更高。
实施例三：
如图3-4，本实施例是在基于实施例1的进一步扩展，在本实施例中，整体设备还设有流体输送控制系统。源液槽2和净液槽3的内壁上均设有液位监测装置24，具体的，源液槽2的下部设有液位监测装置24，净液槽3的上部设有液位监测装置24。渣槽16放置在重量监测装置25上，各阀门均为电动阀门，进液泵10上还设有进液泵控制电路、空气压缩机上还设有压缩机控制电路，液位监测装置24、重量监测装置25、阀门驱动器、进液泵控制电路和压缩机控制电路均与流体输送控制系统电性连接。
在本实施例中，液位监测装置24选用液位传感器，重量监测装置25为电子台秤或测力传感器
在本实施例中，流体输送控制系统还与报警电路电性连接，报警电路包括三色灯和蜂鸣器。
在设备进行固液分离的过程中，液位监测装置24监测源液槽2和净液槽3中的液位变化，当源液槽2的液位降到额定点或净液槽3的液位升到额定点时，流体输送控制系统将控制进液泵10停止工作，亮红灯并响蜂鸣器。
集渣罐14定时出渣，每当出渣时间到时，流体输送控制系统关闭入渣阀13，然后打开集渣罐14下部的出渣阀15，自动排出渣，然后，再自动关上出渣阀15，打开入渣阀13。出渣动作与加液泵10过滤工作互不冲突，可同时进行。
渣槽16放置在电子台秤25上，渣排到渣槽16后，台秤25实时监测渣槽16的重量，当重量达到设定值后，流体输送控制系统将关闭加液泵10，亮红灯并响蜂鸣器，提醒倒渣。
当过滤器的下腔室7压力达到设定值后，表明滤芯5已经有了一定的堵塞，压力表将数据传输到流体控制系统，流体输送控制系统自动启动反洗程序：流体输送控制系统关闭进液阀门21、关闭出液阀门20，打开回液阀门22和反洗阀门18，则将压缩空气通过反洗管路17注入上腔室6，过滤器内部液体将往下腔室7流动，经过回流管路回流到源液槽2，反洗结束，过滤器1的楔形丝筛筒滤芯5就获得了自清洁，因此，而本发明设备的过滤芯5无需更换，也就没有了耗材。
反洗过程中从过滤器1的楔形丝筛筒滤芯5上脱落的固体颗粒则由于重力作用逐渐下沉并沉积到集渣罐14中，从而完成楔形丝筛筒滤芯5的清洗，继而继续使用。
实施例四：
如图5，本实施例是根据实施例一的基础变化来的，为节省管道材料和安装方便，上述回液管路23的前端可设置为与进液管路8公共一个进液口9，同时回液管路23的尾端接在进液泵10靠近源液槽2的一侧管路上。
以上各实施例均可采用电脑控制，最大化节省人工。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、变型和组合，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种高精固液分离设备，其特征在于，包括过滤器、源液槽、净液槽和渣槽，所述过滤器内部设有密封隔板和若干根滤芯，所述密封隔板将所述过滤器罐体的内部隔成上腔室和下腔室两部分，所述滤芯的一端贯穿密封隔板向下腔室插入，另一端可拆卸安装在密封隔板上；
所述下腔室外壁偏下位置设有进液口，以所述进液口为端点的进液管与过滤器罐体内壁圆柱面相切，形成切向进液管路，所述进液管路靠近过滤器的一侧依次设有压力表、进液阀门和进液泵，所述进液管路延伸至源液槽内侧液面下；
所述下腔室外壁偏下位置设有回液口，以所述回液口为端点的回液管沿过滤器罐体径向，形成回液管路，回液管路上设有回液阀门，所述回液管路延伸至源液槽内侧上方；
所述上腔室外壁上设有出液口，以所述出液口为端点的出液管沿过滤器罐体径向，形成出液管路，所述出液管路上设有出液阀门，所述出液管路延伸至净液槽内侧上方或下一级过滤器进液管路上；
所述过滤器底部设有集渣罐和固定支架，所述集渣罐和过滤器之间设有入渣阀，所述集渣罐远离过滤器的一端还设有出渣阀，所述出渣阀的下方设有渣槽；
所述过滤器的顶部设有罐盖，所述罐盖上设有通至上腔室的反洗管路，所述反洗管路上设有反洗阀门，所述反洗管路的另一端连接空气压缩机。
2.根据权利要求1所述的一种高精固液分离设备，其特征在于，所述滤芯为不锈钢楔形丝筛筒滤芯，所述滤芯通过法兰固定安装在密封隔板上。
3.根据权利要求1所述的一种高精固液分离设备，其特征在于，所述过滤器为多级过滤器，其中前级过滤器滤芯为不锈钢楔形丝筛筒滤芯，后级为精度1微米以上的棉纤维过滤芯或过滤袋。
4.根据权利要求1-4任意一项所述的一种高精固液分离设备，其特征在于，还包括流体输送控制系统，所述源液槽和净液槽均设有液位监测装置，所述渣槽放置在重量监测装置上，所述进液泵上还设有进液泵控制电路、各阀门均为电动阀门，所述空气压缩机上还设有压缩机控制电路，所述液位监测装置、重量监测装置、电动阀门、进液泵控制电路、压缩机控制电路和压力表均与流体输送控制系统电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种高精固液分离设备，其特征在于，所述液位监测装置为液位传感器，所述重量监测装置为电子台秤或测力传感器。
6.根据权利要求4所述的一种高精固液分离设备，其特征在于，所述流体输送控制系统还与报警电路电性连接，所述报警电路包括三色灯和蜂鸣器。
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